[ Pobierz całość w formacie PDF ]
KOMENTARZ
ZADZIWIENIA
Philip Morrison
Gwiezdny kartograf
ælanie pierwszej superdok¸ad-
nej mapy naszej najbliýszej
gwiezdnej okolicy Ð moýemy przystpi
do poszukiwaÄ ýycia. Terabit danych
z
Hipparcosa
, satelity Europejskiej Agen-
cji Kosmicznej, zawiera obliczone z bez-
precedensow dok¸adnoæci odleg¸oæci
i pozycje ponad 100 tys. gwiazd i jest do
nabycia w postaci 16 tomw uranogra-
ficznego katalogu 500 lat æwietlnych
przestrzeni wok¸ S¸oÄca. Ho¸dujcy
technice cyfrowej mog kupi go w wy-
godnej wersji CD-ROM.
Co robi¸ ten automatyczny mierniczy
niebios? Mierzy¸ kty, kty odk¸adane
na niebie. Bo na niebie nie ma odle-
g¸oæci w ziemskim sensie, gdyý nie
ma na nim koÄcw. S jedynie frag-
menty ¸ukw. Nim zaczniemy je mie-
rzy, musimy zdecydowa si« na od-
powiednie jednostki. Wyboru takiego
dokonano dawno temu w Babilonie,
dzielc ko¸o na 360 stopni. Moýe
dumni ze swego rzemios¸a rachmi-
strze chcieli w ten sposb nawiza do
liczby dni w roku? Jeden stopieÄ ¸uku
podzielony zosta¸ na 60 ma¸ych ¸ukw
minutowych, a kaýdy z nich dalej na 60
maleÄkich ¸uczkw sekundowych. Z ob-
serwatoriw na szczytach wysokich gr
w najlepszych warunkach atmosferycz-
nych wida gwiazdy w postaci migo-
czcych dyskw æwietlnych o æredni-
cach rwnych p¸ sekundy ktowej.
Hipparcos
, dzi«ki temu ýe zosta¸ wynie-
siony ponad nieustannie drgajc at-
mosfer«, obserwowa¸ gwiazdy z b¸«dem
rwnym jednej tysi«cznej sekundy kto-
wej. Z tak ostrym wzrokiem moýna by
dostrzec wirusa heinemediny w drugim
koÄcu pokoju.
Pierwsze precyzyjne pomiary astro-
metryczne przeprowadzili oko¸o 1840
roku, jeszcze zanim nasta¸a epoka foto-
grafii, astronom Frederick Bessel i mistrz
w konstrukcji przyrzdw optycznych
Joseph Fraunhofer. Zbudowali oni ory-
ginalny instrument zwany heliometrem,
z¸oýony z 2.5-metrowej lunety z 15-cen-
tymetrowym soczewkowym obiekty-
wem przepo¸owionym. Ogldane prze-
zeÄ gwiazdy wyglda¸y jak rozdwojone.
Kr«cc ærubami mikrometrycznymi,
cierpliwy obserwator mg¸ manipulo-
wa po¸wkami obiektywu dopty, do-
pki oba obrazy gwiazd nie na¸oýy¸y si«
na siebie. Przesuwajc nast«pnie obraz
gwiazdy, tak by pokry¸ si« z obrazem
innej zwanej gwiazd odniesienia, mg¸
wytyczy odleg¸oæci ktowe. Mniej wi«-
cej p¸ roku pniej, powtarzajc obser-
wacje tej samej gwiazdy, Bessel zmie-
rzy¸ jej widome przesuni«cie na niebie
wywo¸ane ruchem lunety wraz z Zie-
mi po orbicie oko¸os¸onecznej.
A oto dobrze znana analogia. Gdy pa-
trzymy przez okno p«dzcego pocigu,
cze chwiejnej i liczcej wiele szczebli
drabiny kosmicznych odleg¸oæci.
Wszystkie pomiary odleg¸oæci we
Wszechæwiecie oparte s na wyrafino-
wanych, lecz niekiedy doæ ryzykow-
nych za¸oýeniach i cigu estymat, u kt-
rego pocztku zawsze znajdziemy tych
kilka bardzo spiczastych, lecz niezwykle
juý dok¸adnie zmierzonych trjktw.
Europejska Agencja Kosmiczna prze-
nios¸a pomiary astrometryczne w ko-
smos na satelit«
Hipparcos
, ktry zo-
sta¸ zbudowany w celu podzielenia
niebieskiego wielkiego ko¸a na mi-
liardy maleÄkich milisekundowych
¸ukw. Rozdzielczoæ jego 28-centy-
metrowego teleskopu nie by¸a olænie-
wajca, lecz ogldane przezeÄ obra-
zy gwiazd nie drga¸y.
Hipparcos
przejrza¸ ca¸e kryszta¸owo czyste niebo,
poruszajc si« w warunkach mikrogra-
witacji, w ktrych dzia¸ajce na niego
si¸y by¸y za s¸abe, ýeby spowodowa
odkszta¸cenia uk¸adu optycznego; bar-
dzo æciæle teý kontrolowano jego tem-
peratur«, aby unikn odkszta¸ceÄ ter-
micznych kompozytowych elementw
mocujcych teleskop. Ca¸y satelita by¸
skrupulatnie nadzorowany i niezwykle
stabilny.
Hipparcos
zabra¸ z Ziemi wspania¸e
dziedzictwo w postaci
Input Catalogue
(Katalogu wyjæciowego), w ktrym zapi-
sano najlepsze z dost«pnych wwczas
danych astrometrycznych. Przeglda¸ nie-
bo od chwili startu pod koniec 1989 ro-
ku do po¸owy 1993. Pierwsze opracowa-
ne wyniki jego dzia¸alnoæci zacz«to publi-
kowa wiosn 1997 roku, gdyý wszyst-
kie pomiary gwiazd nabiera¸y znaczenia
dopiero po skrupulatnym zestawieniu
ich z obserwacjami innych gwiazd.
Opracowaniem wynikw zajmowa-
¸y si« cztery rýne zespo¸y Ð kilkuset
astronomw, technikw i specjalistw
Na niebie nie ma
odleg¸oæci w ziemskim sensie,
gdyý nie ma na nim koÄcw.
s¸upy stojce wzd¸uý toru przesuwaj
si« bardzo szybko, a drzewa rosnce da-
leko na horyzoncie pozostaj prawie nie-
ruchome. Jadcy pocig zakreæla pod-
staw« trjkta, ktrego przeciwleg¸y
wierzcho¸ek stanowi odleg¸e drzewo.
Gwiazdy zachowuj si« podobnie, tylko
ich widome przesuni«cia wynikajce
z ruchu Ziemi s doprawdy maleÄkie.
Wysokoæ trjkta dla obserwowanej
przez Bessla gwiazdy 61 Cygni by¸a
mniej wi«cej 300 tys. razy wi«ksza od
jego podstawy. Podczas p¸rocznej po-
drýy, ktr odbywa nasz statek ko-
smiczny-Ziemia, ærodek czerwonawej
plamki, przesun¸ si« zaledwie o kilka
tysi«cznych milimetra. Wierzcho¸ek ob-
serwowanego przez Bessla trjkta od-
dalony by¸ o 10 lat æwietlnych i sta¸ si«
pierwszym pewnym probierzem odle-
g¸oæci we Wszechæwiecie.
Elegancka, cho wymagajca wiele
cierpliwoæci, sztuka zwana astrometri
miewa si« dobrze. Jej adepci wyposaýe-
ni w niezb«dne instrumenty zmierzyli
juý setki trjktw do najbliýszych
gwiazd, tworzc fundamenty nieco jesz-
cig dalszy na stronie 89
å
WIAT
N
AUKI
KwiecieÄ 1998
87
W
¸aænie zakoÄczy¸o si« wykre-
pradawnego europejskiego sposobu
myælenia, wywo¸a¸ prawdziwe trz«sie-
nie ziemi w kr«gach filozoficznych,
zw¸aszcza w Niemczech. Ukazujc daw-
ny, mniej skomplikowany sposb ýycia,
sta¸ si« jednym z zaczynw romanty-
zmu. Opisana w nim celtycka spo¸ecz-
noæ superwojownikw mia¸a w przy-
sz¸oæci podsun pewne pomys¸y
nazistom. Nawet Thomas Jefferson uwa-
ýa¸, ýe Osjan by¸ zapewne ãnajwi«kszym
poet, jaki kiedykolwiek si« narodzi¸!Ó
Nie najgorsza to opinia o autorze
dzie¸a, ktre po paru dziesi«cioleciach
okaza¸o si« falsyfikatem... W trzy lata
po opublikowaniu poematu w 1763 ro-
ku MacPherson zalicza¸ si« juý do s¸aw
literackich Londynu. Dzi«ki rekomen-
dacji hrabiego ButeÕa dosta¸ wwczas
posad« sekretarza gubernatora Flory-
dy, po czym wyjecha¸ do Ameryki.
Sam Bute, pe¸nic przez rok urzd pre-
miera, zapisa¸ si« w pami«ci wsp¸ziom-
kw jako wielce niesympatyczne zwie-
rz« polityczne. Nie pami«ta si« natomiast,
ýe to w¸aænie on sk¸oni¸ wczesnego ksi«-
cia Walii do stworzenia w Kew pod Lon-
dynem zacztkw tego, co mia¸o si« sta
jednym z najwspanialszych ogrodw bo-
tanicznych na æwiecie. Bute przez ca¸e
lata z zapa¸em zajmowa¸ si« ogrodnic-
twem, a w 1757 roku nak¸oni¸ ksi«ýnicz-
k« August« do mianowania sir Williama
Chambersa architektem krajobrazowym
owych ogrodw.
W cztery lata pniej Chambers
wznis¸ w Kew niezwyk¸ pagod«, naj-
bardziej autentyczny w Europie obiekt
sztuki chiÄskiej majcy 53 m wysoko-
æci, istne cudo, jeæli ktoæ lubi takie dziwa.
Zgodnie z pe¸n rozmachu mod epoki
twrca w postawi¸ tam rwnieý me-
czet zwany ãAlhambrÓ, par« klasycz-
nych æwityÄ oraz imitacj« gotyckiej ka-
tedry. Uczyni¸o to Chambersa mistrzem
w dziedzinie projektowania æwityÄ
parkowych i zapewni¸o mu miejsce
w zespole powo¸anym do wzniesienia
Somerset House, wspania¸ej, lecz po-
s«pnej rudery, w ktrej mieæci si« dziæ
Urzd Skarbowy. No i ma za swoje.
Obok Chambersa w zespole tym zna-
laz¸ si« teý Robert Adam, jeden z naj-
bardziej wp¸ywowych stylistw w dzie-
jach architektury. To on, powrciwszy
z podrýy po Europie, podczas ktrej
odkry¸ pi«kno staroýytnych ruin rzym-
skich i greckich, uczyni¸ z fasady bu-
dowli dzie¸o sztuki. Stara¸ si« przeko-
na angielskich arystokratw, ýe ich
murszejce rezydencje b«d si« prezen-
towa o wiele lepiej, gdy doda si« im
drzwi frontowe w stylu doryckim i ko-
lumnady na skrzyd¸ach. Gdy zakoÄczy¸
swoje dzie¸o, kaýdy, kto by¸ kimæ, miesz-
ka¸ juý w czymæ, co wyglda¸o jak bank.
Sukces Adama sprawi¸, ýe mia¸ wielu
naæladowcw. Jednym z nich by¸ Geor-
ge Dance, ktry ãzadamizowa¸Ó niewiel-
k rezydencj« zwan Camden Place we
wsi Chislehurst w hrabstwie Kentu. Wi-
ýe si« to z tematem tego felietonu, bo-
wiem po latach w¸aæciciel tej posiad¸oæci
wynaj¸ j przebywajcej na uchodstwie
cesarzowej, ktra tak ch«tnie przywdzie-
wa¸a zielone jedwabne suknie.
T¸umaczy¸
Boles¸aw Or¸owski
ZADZIWIENIA
,
cig dalszy ze strony 87
obserwowanych by¸o oko¸o 2 tys. gwiazd.
Po latach ýmudnych obserwacji na pod-
stawie ogromnej bazy danych zgroma-
dzonych sygna¸w
Hipparcos
zacz¸
wreszcie odczytywa pozycje gwiazd.
Dzi«ki wielkiej dok¸adnoæci rejestrowa-
nych pozycji wzgl«dnych uda¸o si« zmie-
rzy maleÄkie przesuni«cia paralaktycz-
ne gwiazd obserwowanych z rýnych
miejsc wzd¸uý orbity Ziemi.
Podstaw pomiarw by¸
Input Cata-
logue
. Kaýd umieszczon w nim gwiaz-
d«
Hipparcos
obserwowa¸ oko¸o 100 ra-
zy, znacznie wi«cej niý by¸o to konie-
czne do okreælenia jej pozycji. Potem na-
stpi¸y wieloletnie skomplikowane
obliczenia, zaplanowane i wykonane
przez dwa niezaleýne zespo¸y nauko-
we. Dzi«ki ich pracy uzyskano precy-
zyjne pozycje 100 tys. gwiazd z dosko-
nale okreælon dok¸adnoæci. Nazwany
imieniem niebieskiego kartografa i uczo-
nego z wyspy Rodos, ktrego prace cy-
towane by¸y jako podstawowe rd¸o
przez ýyjcego kilkaset lat pniej Pto-
lemeusza,
Hipparcos
od nowa wykreæli¸
map« gwiazd w naszym najbliýszym
otoczeniu. W cigu dekady stukrotnie
rozszerzy¸ katalog gwiazd o znanych
pozycjach, zwi«kszajc w dodatku ich
dok¸adnoæ pi«cio-, a niekiedy nawet
dziesi«ciokrotnie. Jego pomiary potwier-
dzaj wi«kszoæ obliczonych poprzed-
nio odleg¸oæci astrometrycznych z do-
k¸adnoæci do kilku procent.
Czy zatem map« naszego najbliýsze-
go otoczenia moýna uzna za ostatecz-
n? Raczej nie. Istniej pewne bardzo
charakterystyczne jasne gwiazdy zmien-
ne, ktrych krzywe blasku wykazuj
ciekaw w¸aæciwoæ: im krtszy okres
pulsowania, tym jaæniejsza gwiazda. Po-
niewaý cefeidy Ð bo o nich mowa Ð moý-
na obserwowa z bardzo duýych odle-
g¸oæci i doæ dok¸adnie mierzy okresy
ich pulsacji, przyj«to je jako probierz od-
leg¸oæci we Wszechæwiecie i podsta-
w« do wyznaczenia hubblowskiej skali
odleg¸oæci. Dzi«ki pomiarom
Hipparco-
sa
okaza¸o si«, ýe kilka najbliýszych
cefeid leýy w odleg¸oæci o 20% wi«k-
szej niý dotd sdzono. Oznacza to, ýe
Wszechæwiat rozszerza si« wolniej, a za-
tem jest starszy Ð w ten sposb uda¸o
si« rozwik¸a sprzecznoæ mi«dzy oce-
nami jego wieku opartymi na jasnoæci
odleg¸ych galaktyk i na ich przesuni«-
ciu ku czerwieni.
Majstersztyk rekalibracji? By moýe.
Pomi«dzy pomiarem odleg¸oæci do cefe-
id a okreæleniem odleg¸oæci do gromady
gwiazd leýy d¸ugi ¸aÄcuch teoretycznych
rozwaýaÄ. Nie wszystkie wyniki
Hippar-
cosa
s jeszcze zrozumia¸e. Nie moýemy
przyj, ýe dobra kalibracja to wszystko,
czego nam potrzeba. Kiedyæ w przysz¸o-
æci we wszystkich d¸ugoæciach fal elek-
tromagnetycznych b«dziemy mieli wy-
starczajce wzorce odleg¸oæci, by da¸o si«
zbudowa nasz mocn podstaw« Ð wiel-
k map« Kosmosu z dok¸adnoæci do mi-
lisekundy. Cierpliwoæci.
od przetwarzania danych. Od samego
pocztku stan«li oni w obliczu powaý-
nego i nieprzewidzianego problemu:
wskutek awarii rakiety
Hipparcos
nie
znalaz¸ si« na planowanej dla niego or-
bicie geostacjonarnej. Poniewaý tempo
jego obiegu rýni¸o si« od szybkoæci ob-
rotu Ziemi wok¸ w¸asnej osi, jedna sta-
cja naziemna nie mog¸a odbiera prze-
sy¸anych drog radiow wynikw jego
ca¸odziennych obserwacji. Szybko jed-
nak uporano si« z tym k¸opotem: do od-
bioru danych zatrudniono trzy stacje
w rýnych rejonach globu; ostatecznie
uda¸o si« zebra dwie trzecie planowa-
nych danych Ð wspania¸y przyk¸ad uda-
nej ãoperacji ratunkowejÓ w Kosmosie.
Jak to wyglda¸o?
Hipparcos
obserwo-
wa¸ niebo, obiegajc Ziemi« i obracajc
si« wok¸ osi optycznej swego telesko-
pu. Jeden taki obieg po wyd¸uýonej elip-
tycznej orbicie zajmowa¸ 10 godz. i
pozwala¸ na obserwacj« pasa nieba
szerokoæci jednego stopnia. Rwnocze-
ænie detektory pomocnicze wyszukiwa-
¸y gwiazdy zapisane w katalogu, by
w przybliýeniu okreæli kierunek osi ob-
serwacji i zidentyfikowa obserwowa-
ne gwiazdy. Ich obrazy przechodzi¸y
przez uk¸ad kilku tysi«cy skrzyýowa-
nych szczelin, zostawiajc na przeci«-
ciach elektroniczne ælady rejestrowane
przez uk¸ady satelity jako serie sygna¸w
elektrycznych. Kaýda gwiazda genero-
wa¸a d¸ugie serie impulsw. Podczas
jednego dziesi«ciogodzinnego obiegu
T¸umaczy¸
Maciej Bzowski
å
WIAT
N
AUKI
KwiecieÄ 1998
89
[ Pobierz całość w formacie PDF ]